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Rosettas großes Finale – Häufig gestellte Fragen

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ESA / Space in Member States / Germany

Warum endet die Mission?

Die Entscheidung zur Beendigung der Mission am 30. September ergibt sich letztlich aus der immer größer werdenden Entfernung der Raumsonde von der Sonne. Rosetta bewegt sich momentan in Richtung Jupiterorbit. Dadurch reduziert sich die verfügbare Sonnenenergie beträchtlich, sodass die Sonde und ihre Instrumente nicht mehr betrieben werden können.

Außerdem liegt sie ab Oktober für einen Monat in Konjunktion zur Sonne – die Sonne liegt dann zwischen der Erde und Rosetta und dem Kometen –, was für die Forscherteams etwa einen Monat lang äußerst spärliche Kommunikationsmöglichkeiten bedeutet (einschließlich dem Herunterladen wissenschaftlicher Daten). In Verbindung mit dem steigenden Alter des Raumfahrzeugs und der Nutzlast, die mehr als 12 Jahre lang die harschen Umweltbedingungen im Weltraum überdauert haben – nicht nur die letzten beiden Jahre in der Nähe eines staubigen Kometen –, bedeutet dies, dass Rosetta das Ende ihres “natürlichen Lebens” erreicht. Daher wurde der 30. September als optimaler Zeitpunkt für den Abschluss der Mission ausgewählt.

Wie wird die Mission enden?

Rosetta wird auf die Oberfläche des Kometen 67P/C-G absteigen und dort kontrolliert niedergehen. Während des Abstiegs sind weitere, einzigartige wissenschaftliche Beobachtungen möglich, einschließlich hochauflösender Bilder und empfindlicher Gas- und Staubmessungen aus nächster Nähe.

 

Warum wird die Raumsonde nicht wieder in einen Winterschlaf versetzt?

Im Unterschied zum Juni 2011, als Rosetta für die am weitesten entfernte Etappe ihrer Reise über 31 Monate lang in eine Art Winterschlaf versetzt wurde, fliegt sie dieses Mal Seite an Seite mit dem Kometen. Die größte Entfernung des Kometen 67P/Tschurjumov-Gerassimenko von der Sonne (mehr als 850 Millionen km) ist die größte Strecke, die Rosetta jemals zurückgelegt hat. Leider steht an diesem am weitesten entfernten Punkt der Reise nicht mehr genug Energie zur Verfügung, um zu gewährleisten, dass die Heizungen von Rosetta für ausreichend Wärme sorgen könnten, damit die Sonde überlebt. Statt sich der Gefahr einer weitaus längeren Überwinterung auszusetzen, die die Sonde vermutlich nicht überstehen würde, und nach Beratungen mit dem Wissenschaftsteam von Rosetta in 2014, wurde beschlossen, dass Rosetta ihrem Landemodul Philae auf die Kometenoberfläche folgt.

 

Wo wird die Raumsonde auf dem Kometen niedergehen und warum gerade dort?

Rosetta beendet ihre Mission mit einem kontrollierten Abstieg in der Ma’at Region, auf dem kleineren Teil des Kometen 67P/Tschurjumov-Gerassimenko. Diese Region wurde ausgewählt, weil sie wissenschaftlich besonders faszinierend ist. Sie beherbergt einige aktive Senken mit einem Durchmesser von mehr als 100 m und einer Tiefe von 50 m. Einige der Staubstrahlen, die aus dem Kometen austreten, haben dort ihren Ursprung. Außerdem befindet sich dort an den Wänden der Senken die so genannte ‘Gändehaut’. Das sind Gebilde mit einigen Metern Durchmesser, die Anzeichen früher Kometenteile sein könnten, die sich in der Entstehungsphase unseres Sonnensystems zu dem Kometen geformt haben. Die Forscher werden auf diese Weise Nahaufnahmen und Informationen zum Staub, den Gasen und dem Plasma in der nächsten Umgebung solcher Senken erhalten. So sind Rückschlüsse auf deren Verbindung zu den Aktivitäten möglich, die auf dem Kometen beobachtet wurden, und wir können noch mehr darüber erfahren, in welchem Bezug sie zur Bildung und Entwicklung des Kometen stehen. Daher wurde eine Flugbahn für Rosetta so geplant, dass sie eine Region mit solchen Senken zunächst überfliegt und an einem Punkt zwischen zwei solcher Senken niedergeht.

Wie exakt kann der Landepunkt anvisiert werden?

Bezüglich des Abstiegs von Rosetta bestehen natürlich einige Ungewissheiten, einschließlich des genauen Zeitplans und der Dauer der abschließenden Manöver, des Abstands vom Kometen zu diesem Zeitpunkt, der ungleichmäßigen Anziehungskraft des Kometen sowie der Auswirkungen der austretenden Stoffe auf das Raumfahrzeug. Eine große Anzahl verschiedener Flugbahnen wurde berechnet, die jeweils plausible Variationen dieser Parameter berücksichtigen, und jede führt zu einem anderen Landepunkt. Derzeit gehen die besten Schätzungen davon aus, dass Rosetta in einem elliptischen Bereich mit den Abmessungen von 700 x 500 Metern niedergehen wird, wobei der geplante Zielpunkt in dessen Zentrum liegt.

 

Warum wird der Zielpunkt nicht direkt in einer der Senken geplant?

Damit Rosetta während des Abstiegs die bestmöglichen Bilder erfassen kann, muss der geplante Landepunkt sich im Sonnenlicht befinden, um die erforderliche Energie zu erzeugen und die Szenerie zu beleuchten. Das Innere der Senken auf dem Kometen 67P/C-G liegt im Dunkeln, wenn sie nicht direkt der Sonne ausgesetzt sind. Ein weiterer Punkt ist, dass die Sonde bis zum Aufschlag in Sicht der Erde liegen muss, um die letzten erfassten Daten zur Erde zurück zu übertragen. Die Senken werden zwar beim Abstieg in Bildern erfasst, aber der Landepunkt befindet sich in deren Nachbarschaft. Da der exakte Landepunkt, wie oben bereits beschrieben, jedoch weiterhin ungewiss ist, besteht die Möglichkeit, dass die Sonde auch in einer der Senken endet.

 

Befindet sich der Zielpunkt in der Nähe von Philae, und wird Rosetta in der Lage sein, Philae bei der Landung zu „sehen“?

Der geplante Landebereich von Rosetta befindet sich auf dem kleineren Kometenteil, auf der gegenüberliegenden Seite des Standorts von Philae bei Abydos. Aufgrund der Kombination von Orbitaldynamik und Beleuchtung durch die Sonne, wird Rosetta gemäß der aktuellen Flugbahn Philae beim Abstieg nicht überfliegen.

Was sind die wichtigsten Aufgaben und wie sieht der Zeitplan an den letzten Tagen der Mission aus?

Am 24. September wird Rosetta die aktuellen, niedrigen Überflugorbits verlassen und sich zum Startpunkt des Abstiegorbits begeben, der etwa 16 x 23 km misst. Hier werden der Abstieg und die entsprechende Ausrichtung vorbereitet. Am Abend des 29. September erfolgt ein Manöver, das Rosetta auf einen Kollisionskurs mit dem Kometen 67P/C-G bringen wird. Damit wird der Abstieg aus einer Höhe von 20 km über der Kometenoberfläche eingeleitet. Das Raumfahrzeug bewegt sich, ohne weitere Manöver, praktisch im freien Fall auf den Kometen zu und sammelt während des Abstiegs wissenschaftliche Daten.

Der Aufschlag wird für den 30. September, 10:40 UTC mit einer Toleranz von ± 20 Minuten erwartet. Da die Signalübertragungsdauer zwischen dem Kometen 67P/C-G und der Erde 40 Minuten in Anspruch nimmt, wird die Bestätigung über den Aufschlag beim ESA-Kontrollzentrum ESOC, um 11:20 UTC / 13:20 CEST, wiederum unter Berücksichtigung einer Toleranz von ± 20 Minuten, erwartet. Wir gehen davon aus, dass dieser Unsicherheitsfaktor sich zum Ende der Mission verringert. Alle Zeiten sind momentan geplante Zeiten und unterliegen der abschließenden Auswahl der Flugbahn und den möglichen Bedingungen am Kometen, die sich unserer Kontrolle entziehen.

 

Welche wissenschaftlichen Instrumente werden während des Abstiegs verwendet?

Die Planung der Forschungsarbeiten, die während des Abstiegs ablaufen sollen, ist noch in vollem Gang. Die Abwägung der einzelnen Faktoren ist äußerst komplex und umfasst die von Rosettas Sonnensegeln zur Verfügung stehende Sonnenenergie, die erforderliche Strommenge zum Betrieb jedes Instruments sowie die mögliche Datenübertragungsrate am entscheidenden Tag. Derzeit erwarten wir, dass die abschließende Sequenz der Beobachtungen die Erfassung von Bildern und die Messung der Eigenschaften von Gas, Staub und Plasma umfassen wird.

 

Welche Daten stehen am Tag des Abstiegs zur Verfügung?

Aus offensichtlichen Gründen müssen alle während des Abstiegs erfassten Daten quasi in Echtzeit an die Erde zurückgesendet werden. Sie werden nicht an Bord im Massendatenspeicher für einen späteren Download gespeichert, wie es normalerweise der Fall ist. Die Datenübertragung endet, sobald die Raumsonde auf dem Kometen aufschlägt. Wir erwarten, dass einige dieser Daten, vor allem einige der Bilder, der Öffentlichkeit so bald wie möglich an diesem Tag präsentiert werden, nachdem sie entsprechend verarbeitet wurden. Sobald die Planung des Instrumenteneinsatzes abgeschlossen ist, werden wir diesen Abschnitt mit weiteren Einzelheiten versehen.

Gibt es, sobald sich die Sonde auf der Kometenoberfläche befindet, noch eine Möglichkeit, mit ihr zu kommunizieren?

Sobald Rosetta die Oberfläche des Kometen berührt, schalten sich ihre Hauptsysteme aus, einschließlich der Fluglage- und Steuerungssysteme sowie des Haupttransmitters. Letzterer wird ausgeschaltet, um die Vorschriften zur Vermeidung von Interferenzen auf den Kommunikationskanälen des sog. Deep Space-Bodenstationsnetzwerks zu erfüllen. Die Software für diese ‘Passivschaltung’ wird eine Woche vor dem geplanten Missionsende in das System der Raumsonde hochgeladen. Sie wird etwa zum Zeitpunkt des Kollisionsmanövers aktiviert, circa zehn Stunden vor dem Aufschlag. Nach dem Ausschalten der Systeme in Folge des Aufschlags, ist eine automatische Aktivierung der Systeme nicht mehr möglich. Sobald Rosetta auf die Oberfläche trifft, wird Ihre Hochleistungsantenne vermutlich ohnehin nicht mehr auf die Erde gerichtet sein, was eine potentielle Kommunikation unmöglich macht.

 

Wie können wir erfahren, ob Rosetta die Oberfläche erreicht hat?

Als Rosetta am 20. Januar 2014 aus ihrem Winterschlaf erwacht ist, wurde der erneute Kontakt zur Erde durch eine Pegelspitze in der erwarteten Frequenz in einem Spektrum-Analysator bei der ESOC angezeigt. Wenn Rosetta nun am 30. September die Kometenoberfläche erreicht und der Haupttransmitter ausgeschaltet wird, sollte diese Pegelspitze von der entsprechenden Anzeige verschwinden und somit den Mitarbeitern in der Flugkontrolle und auch der restlichen Welt zeigen, dass der Aufschlag stattgefunden hat.

 

Mit welcher Geschwindigkeit wird Rosetta auf der Oberfläche aufschlagen?

Eine der wichtigsten Funktionen der Flugbahnberechnung ist, die relative Geschwindigkeit der Sonde beim Aufschlag zu minimieren. Nach dem aktuellen Szenario wird die Geschwindigkeit beim Aufschlag etwa 90 cm/s betragen. Das entspricht in etwa der Geschwindigkeit beim Gehen. Man darf nicht vergessen, dass Rosetta nicht als Landemodul konzipiert wurde und einige ihrer Anbauten, einschließlich der 32 m breiten Sonnensegel, beim Aufschlag beschädigt werden. Dieser Energieverlust wird sehr wahrscheinlich sicherstellen, dass die Fluchtgeschwindigkeit bei einem eventuellen Sprung nicht überschritten, und Rosetta nach dem Aufprall nicht wieder in den Orbit zurück geschleudert wird.

 

Erfahren wir, ob Rosetta möglicherweise ins Weltall zurückgeschleudert wurde?

Nein, weil die Hauptsysteme von Rosetta, einschließlich des Haupttransmitters, beim Aufschlag ausgeschaltet werden.

 

Ist es möglich, dass die Raumsonde vor dem 30. September abstürzt?

Ja. Aktuell befindet sich das Raumfahrzeug in einer Überflugphase in niedrigen Orbits mit einer Annäherung von etwa zwei Kilometern an die Kometenoberfläche bei den geringsten Entfernungen. Die Wechselwirkungen zwischen dem Raumfahrzeug, der ungleichmäßigen Anziehungskraft des Kometen und der aus der Oberfläche austretenden Stoffe machen dies zu einem komplexen Unterfangen. In Bezug auf die Flugdynamik ist diese Phase eine wesentlich größere Herausforderung als die Landung von Philae. Um diese letzte Phase zu ermöglichen, mussten Regeln außer Kraft gesetzt werden, einschließlich derer, die Manöver untersagen, die das Raumfahrzeug möglicherweise auf einen Kollisionskurs mit dem Kometen bringen würden, wenn das Manöver während seiner Ausführung unterbrochen würde. Auch die Arbeiten in unmittelbarer Nähe des Kometen bedeuten, dass immer die Möglichkeit eines Gasausbruchs vorliegt, der sich auf das Raumfahrzeug auswirken kann. Daher besteht absolut die Möglichkeit eines Verlusts der Raumsonde vor dem 30. September.

 

Bestehen weitere Risiken, auf die man besonders achten muss?

Ja, die extremen Bedingungen der abschließenden Überflugphase beanspruchen Rosetta sehr. Beispielsweise arbeiten die Reaktionsräder der Raumsonde mit wesentlich höheren Geschwindigkeiten als normal, weil die Änderungsgeschwindigkeiten des Raumfahrzeugs während dieser Phase viel höher sind. Höhere Drehmomente an den Rädern erhöhen auch das Risiko von Fehlfunktionen.

 

Was passiert, wenn die Sonde vor dem 30. September in den abgesicherten Modus wechselt?

Wie bei jedem anderen abgesicherten Modus, wird das Operations Team versuchen, das Raumfahrzeug wieder für den normalen Betrieb zu konfigurieren und den Aufschlag und die Flugbahn sowie einen kurzfristigen Zeitplan für die Vorgehensweisen ausarbeiten. Aber ab einem bestimmten Zeitpunkt um den 30. September, gibt es dann einen "Point of no return". Es kann dann beispielsweise sein, dass nicht ausreichend Zeit zur Verfügung steht, um die Raumsonde wieder für den normalen Betrieb zu konfigurieren, sodass die wissenschaftlichen Instrumente vor dem Aufschlag nicht mehr auf den Kometen ausgerichtet werden können. Falls der abgesicherte Modus nach der Aktivierung der Passivschaltungs-Software auftreten sollte (etwa zehn Stunden vor dem Einschlag), dann würde sich das Raumfahrzeug automatisch vor dem Aufschlag ausschalten und kann nicht wieder konfiguriert werden werden. Da die Signalübertragung am 30. September in eine Richtung 40 Minuten in Anspruch nimmt, gibt es auch keine wirkliche Echtzeit-Kommunikation, und schnelle Abhilfemaßnahmen für den Notfall bei solchen Problemen sind nicht möglich.

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